Cén Fáth nach bhFásann Gllium Nitride (GaN) Epitaxy ar fhoshraith GaN?

Tá fás naGaN epitaxyCuireann an tsubstráit GaN dúshlán uathúil i láthair, in ainneoin airíonna níos fearr an ábhair i gcomparáid le sileacain.GaN epitaxybuntáistí suntasacha i dtéarmaí leithead bearna banna, seoltacht teirmeach, agus miondealú réimse leictreach thar ábhair sileacain-bhunaithe. Déanann sé seo glacadh le GaN mar chnámh droma don tríú glúin de leathsheoltóirí, a sholáthraíonn fuarú feabhsaithe, caillteanas seoltachta níos ísle, agus feidhmíocht fheabhsaithe faoi theocht ard agus minicíochtaí arda, dul chun cinn gealltanach agus ríthábhachtach do na tionscail fhótónacha agus micrea-leictreonacha.

Tá GaN, mar phríomh-ábhar leathsheoltóra tríú glúin, ag taitneamh go háirithe mar gheall ar a infheidhmeacht leathan agus breathnaíodh air mar cheann de na hábhair is tábhachtaí tar éis sileacain. Léiríonn feistí cumhachta GaN tréithe níos fearr i gcomparáid le feistí reatha sileacain-bhunaithe, mar neart réimse leictreach ríthábhachtach níos airde, friotaíocht níos ísle, agus minicíochtaí aistrithe níos tapúla, rud a fhágann go bhfuil éifeachtúlacht agus feidhmíocht an chórais feabhsaithe faoi theocht oibriúcháin arda.

Sa slabhra luacha leathsheoltóra GaN, lena n-áirítear foshraith,GaN epitaxy, dearadh feiste, agus déantúsaíocht, feidhmíonn an tsubstráit mar chomhpháirt bhunúsach. Is é GaN go nádúrtha an t-ábhar is oiriúnaí chun fónamh mar an tsubstráit ar a bhfuilGaN epitaxya fhástar mar gheall ar a chomhoiriúnacht intreach le próiseas fáis aonchineálach. Cinntíonn sé seo méid íosta struis mar gheall ar éagsúlachtaí in airíonna ábhar, agus mar thoradh air sin gintear sraitheanna epitaxial de chaighdeán níos fearr i gcomparáid leo siúd a fhástar ar fhoshraitheanna ilchineálacha. Trí úsáid a bhaint as GaN mar an tsubstráit, is féidir eipistéimeolaíocht GaN ardchaighdeáin a tháirgeadh, le dlús locht laghdaithe go hinmheánach faoi fhachtóir míle i gcomparáid le foshraitheanna cosúil le sapphire. Cuireann sé seo le laghdú suntasach ar theocht acomhal na stiúir agus cuireann sé ar chumas feabhsú deich n-uaire i lumens in aghaidh an aonaid achair.

Mar sin féin, ní criostail aonair GaN é an tsubstráit traidisiúnta de ghléasanna GaN mar gheall ar an deacracht a bhaineann lena bhfás. Tá an dul chun cinn i bhfás criostail aonair GaN tar éis dul chun cinn i bhfad níos moille ná mar a dhéantar in ábhair leathsheoltóra traidisiúnta. Is é an dúshlán atá ann ná criostail GaN a shaothrú atá fadaithe agus cost-éifeachtach. Tharla an chéad shintéis de GaN i 1932, ag baint úsáide as amóinia agus gailliam miotail íon chun an t-ábhar a fhás. Ó shin i leith, rinneadh taighde fairsing ar ábhair chriostail shingil GaN, ach tá dúshláin fós ann. Mar gheall ar éagumas GaN leá faoi ghnáthbhrú, a dhianscaoileadh isteach i Ga agus nítrigine (N2) ag teochtaí ardaithe, agus a bhrú dí-chomhbhrú a shroicheann 6 gigapascal (GPa) ag a leáphointe de 2,300 céim Celsius bíonn sé deacair don trealamh fáis atá ann cheana féin freastal ar an. sintéis de chriostail aonair GaN ag brúnna arda den sórt sin. Ní féidir modhanna traidisiúnta fáis leá a úsáid le haghaidh fás criostail aonair GaN, rud a fhágann gur gá foshraitheanna ilchineálacha a úsáid le haghaidh epitaxy. I staid reatha na bhfeistí GaN-bhunaithe, déantar fás go hiondúil ar fhoshraitheanna mar sileacain, chomhdhúile sileacain, agus sapphire, seachas úsáid a bhaint as substráit GaN aonchineálach, ag cur bac ar fhorbairt feistí epitaxial GaN agus ag cur bac ar iarratais a dteastaíonn substráit aonchineálach-. gléas fásta.

Tá roinnt cineálacha foshraitheanna fostaithe in GaN epitaxy:

1. Sapphire:Is é Sapphire, nó α-Al2O3, an tsubstráit tráchtála is forleithne le haghaidh soilse stiúir, ag gabháil le smután suntasach den mhargadh LED. Moladh a úsáid mar gheall ar a buntáistí uathúla, go háirithe i gcomhthéacs an fháis epitaxial GaN, a tháirgeann scannáin a bhfuil dlús díláithrithe chomh híseal céanna leo siúd a fhástar ar fhoshraitheanna chomhdhúile sileacain. Is éard atá i gceist le déantúsaíocht sapphire fás leá, próiseas aibí a chuireann ar chumas criostail aonair ardchaighdeáin a tháirgeadh ar chostais níos ísle agus méideanna níos mó, atá oiriúnach le haghaidh feidhmiú tionsclaíoch. Mar thoradh air sin, tá sapphire ar cheann de na foshraitheanna is luaithe agus is forleithne sa tionscal LED.

2. Cairbíd Sileacain:Is ábhar leathsheoltóra ceathrú glúin é chomhdhúile sileacain (SiC) atá sa dara háit i sciar den mhargadh d'fhoshraitheanna LED, tar éis sapphire. Is sainairíonna é SiC a fhoirmeacha criostail éagsúla, atá rangaithe go príomha i dtrí chatagóir: ciúbach (3C-SiC), heicseagánach (4H-SiC), agus rhombohedral (15R-SiC). Is iad 3C, 4H, agus 6H tromlach na criostail SiC, agus na cineálacha 4H agus 6H-SiC á n-úsáid mar fhoshraitheanna le haghaidh feistí GaN.

Is rogha iontach é chomhdhúile sileacain mar shubstráit stiúir. Mar sin féin, tá sé dúshlánach i gcónaí criostail aonair SiC ardchaighdeáin a tháirgeadh, agus mar gheall ar struchtúr cisealta an ábhair tá seans maith ann go scoiltfidh sé, rud a chuireann isteach ar a shláine mheicniúil, rud a d'fhéadfadh lochtanna dromchla a thabhairt isteach a théann i bhfeidhm ar chaighdeán ciseal epitaxial. Tá costas aon tsubstráit SiC criostail thart ar roinnt uaireanta níos airde ná foshraith sapphire den mhéid céanna, rud a chuireann srian lena chur i bhfeidhm go forleathan mar gheall ar a phréimhphraghsáil.

Semicorex  850V Ardchumhacht GaN-on-Si Epi Wafer

3. Sileacan Criostail Aonair:Soláthraíonn sileacain, arb é an t-ábhar leathsheoltóra is mó a úsáidtear agus a bunaíodh go tionsclaíoch, bunús láidir chun foshraitheanna epitaxial GaN a tháirgeadh. Cinntíonn infhaighteacht teicnící fáis sileacain criostail aonair chun cinn táirgeadh éifeachtach ó thaobh costais, ar scála mór d'fhoshraitheanna ardchaighdeáin, 6 go 12 orlach. Laghdaíonn sé seo go mór costas na stiúir agus réitigh sé an bealach chun sliseanna stiúir agus ciorcaid chomhtháite a chomhtháthú trí fhoshraitheanna sileacain aonchriostail a úsáid, ag tiomáint chun cinn i miniaturization. Ina theannta sin, i gcomparáid le sapphire, arb é an tsubstráit stiúir is coitianta faoi láthair, tá buntáistí ag baint le feistí sileacain-bhunaithe i dtéarmaí seoltacht theirmeach, seoltacht leictreach, cumas struchtúir ingearacha a dhéanamh, agus feistiú níos fearr do mhonarú LED ardchumhachta.**